2006-2007学年第一学期传热学

1、平顶山工学院 20062007 学年第一学期期末考试传热学试题（A卷）供热动、建环专业 0714041/2/3/4, 0724041/2/3/4 班使用2007 年元月一、判断题（每题 1 分，共 10 分）：1、一个给定的导热过程，其完整的数学描写应包括导热微分方程和边界条件。（）2、在气体中，导热是气体分子不规则热运动时相互作用或碰撞的结果。（）3、瞬态导热过程必然伴随着物体的加热或冷却过程。（）4、 一般工业设备的沸腾换热都是在膜态沸腾下进行的。（）5、 管内受迫对流换热中，常物性流体在热充分发展段的表面传热系数保持不变。（）6、自然对流紊流的表面传热系数与定型尺寸无关。（）7、两个不同

2、温度的等温面或两条不同温度的等温线绝不会彼此相交。（）8、 一般情况下水平圆管外的凝结换热不会出现紊流。（）9、 彼此相似的现象，它们的同名相似准则必定相等。（）10、 黑体辐射在空间的分布遵循普朗克定律。（）二、 填空题 （每题 2 分，共 20 分）：1、流体流过弯曲管或螺旋管时， 对流换热系数会_ ， 这是由于_2、 描述导热物体内部温度扯平能力的物性量叫_ ，它的定义式是_ 。3、 黑体辐射的角系数具有三个性质，它们是相对性、_ 、_ 。4、 确定导热微分方程的定解条件中有边界条件，常用的有三种：第一类边界条件为_，第二类边界条件为_第三类边界条件为已知边界周围流体的温度和表面传热系数

3、。5、为了减小热损失，一蒸汽管道外包有两层隔热保温层，从材料利用的经济性出发，导热系数小的材料应设置在_ （内侧还是外侧）。6、 对于一个传热过程，常常在表面传热系数_ （较大或较小）的一侧，采用肋壁的形式。肋片效率是指_ 。7、将一碗热稀饭置于一盆凉水中冷却。使稀饭凉得更快一些，下列哪种方法最好？_搅伴碗中的稀饭；搅伴盆中的凉水；8、 凝结换热根据凝结液与壁面浸润情况的不同，分为_ 与_，其他条件相同时，_的表面传热系数远高于_9、 宇宙空间可近似的看作 0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K，表面发射率为 0.7，则航天器单位表面上的换热量是_ 。10、 在一定

4、的冷、热流体进出口温度下，换热器不同的流动型式中，_ 的对数平均温差最大，最小。三、简答题（每题 5 分，共 30 分）:1、 夏季在维持 20 C 的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持22 C 的室内工作时，却必须穿绒衣才觉 得舒服。试从传热的观点分析原因。2、在对流温度差大小相同的条件下，在夏季和冬季，屋顶天花板内表面的自然对流换热表面传热系数是否相 同？为什么？3、请分析遮热板的原理及其在削弱辐射换热中的作用。4、写岀傅里叶定律的一般表达式，并说明式中各量和符号的物理意义？5、试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？（以暖气片管内走热水为例）6、简述 Nu、Bi、Gr

5、的物理意义四、计算题（共 40 分）:1、 一外径为 0.3m，壁厚为 5mm 的圆管，长为 5m，外表面平均温度为 80C。200C的空气在管外横向 掠过，表面传热系数为 80W/（m2K）。入口温度为 20C的水以 0.1m/s 的平均速度在管内流动。如果过程 处于稳态，试确定管外空气与管子之间的对流换热量以及水的出口温度。水的比定压热容为 4184J/ （kg K） ，密度为 980kg/m3。（12 分）2、 由三层材料组成的加热炉炉墙。第一层为耐火砖。第二层为硅藻土绝热层，第三层为红砖，各层的厚度及导热系数分别为 d1= 240mm ，?1=1.04W/（mC）， d2= 50mm,

6、b=0.15W/（mC）， d3= 115mm, 甩=0.63W/（mC）。炉墙内侧耐火砖的表面温度为 1000C。炉墙外侧红砖的表面温度为 60C。试计算硅 藻土层的平均温度及通过炉墙的导热热流密度。（13 分）3、 两块平行放置的平板平面发射率均为 0.6，其板间距远小于板的宽度和高度， 且两表面温度分别为 427C， 27C。试确定：（1 ）板 1 的自身辐射；（2）板 1、2 间的辐射热流密度 q1,2; （3）板 1 的有效辐射；（4） 板 2 的有效辐射；（5）对板 1 的投入辐射；（6）板 1 的反射辐射。（15 分）一、判断题（每题 1 分，共 10 分）1、X2V3、“ 4、

7、X5V6、“ 7、“ 8、“ 9、“ 10、X二、填空题（每题 2 分，共 20 分）1、增大、流场中引起二次环流而强化换热;2、热扩散率，/ C3、 完整性、分解性（可加性）4、 已知边界面上任意时刻的温度值、已知边界面上任意时刻的热流密度值。5、内侧6、小、肋片的实际散热量与假定整个肋片都处在肋基温度时的理想散热量的比值。7、8、珠状凝结、膜状凝结（二者可颠倒位置）、珠状凝结、膜状凝结9、155w/m210、逆流、顺流三、简答题（每题 5 分，共 30 分）1、 答：首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同（1 分）。夏季室外温度比室内气温高，因此通过 墙壁的热量传递方向是岀室外传向室内

8、。而冬季室外气温比室内低，通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低（2 分）。因此，尽管冬季室内温度（22C）比夏季略高（20C），但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。而人体对冷感的感受主要是散热 量，在冬季散热量大，因此要穿厚一些的绒衣（2 分）。2、答：冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低（1 分）。在夏季室内空气温度低于屋顶天花板的温度，tfvtw,在冬季夏季室内空气温度高于屋顶天花板的温度，tftw（1 分）。因此夏季屋顶天花板内表面的自然对流换热为热面朝下（或冷面朝上）（1 分），而冬季为冷面朝下（或热面朝上）（1 分

9、），因此两者自然对流换热表面传热系数不相同，夏季自流对流换热表面传热系数低于冬季（1 分）。3、 答：（1）遮热板是在辐射换热表面之间插入金属（或固体）薄板，其原理是，遮热板的存在增大了系统中的辐射换热热阻，使辐射过程的总热阻增大，系统发射率减少，使辐射换热量减少（3 分）。（2）遮热板对于削弱辐射换热具有显著作用，如在两个平行辐射表面之间插入一块同发射率的遮热 板，可使辐射换热量减少为原来的1/2，若采用发射率较小的遮热板，则效果更为显著（2 分）。4、 答：傅里叶的一般表达式为：q gradt二门（2 分）。其中：q 是热流密度矢量；入为导n热系数，它表示物质导热本领的大小；gradt 是

10、空间某点的温度梯度；n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向，“-”号表示热量沿温度降低的方向传递。（3 分）5、 答：热水T管子内壁：对流换热（1.5 分）；管子内壁T管子外壁：导热（1.5 分）；管子外壁T室内环 境：对流换热和辐射换热（2 分）6、 答：Nu :表征壁面法向无量纲过余温度梯度的大小，反映对流换热的强弱。（2 分）Bi:固体内部导热热阻与其界面上的换热热阻之比。（1 分）Gr :表征自然对流换热中浮升力与粘滞力的相对大小，表示自然对流流态对换热的影响。四、计算题(共 40 分):1 答：(1)管外空气与管子之间的对流换热量:由于过程处于稳态，管外空气所加的

11、热量由管内水带走，因此,2叭p（touttin）u（d 2）Cp（tout其中 Ac为管内流通截面积：A -(d 2 )2故出口温度为:硅藻土层的平均温度为:$499 C（1分）2hA（tftw）h dl（tftw） 800.3 5（20080） 45239W（6 分）tout2吃（d2）Cptin45239980 0.1 0.066 418420 21.7 C（ 6 分）2、答:t1t421259w/m2其中，11=1000 C，t4=60 C。（6分）t1q1 1t2得t21q_1700 C（3分）同理，t3t2289C（ 3 分）3、答：(1 )E1Eb18168W/m2（2 分）（2）q1,2Eb1Eb22（3）q1,2q1,2（4）5638W